年产三十吨庆大霉素的初步设计

毕业小设计任务书

课题： 年产30吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计

2010年11月22日至2010年12月31日共 六周

学院（系） 生物工程学院

专业班级 生工071 072

姓名 张成 曹楠 丁秋然 周峰 胡浩 李加亮 樊宇

曹秋禹 刘东明

2010年12月24日

课题来源：以原上海第四制药厂硫酸双氢链霉素生产过程为基础

课题的目的、意义：通过模拟工程设计，了解工程设计的一般过程，学会收集数据、查找手册、工艺计算、带控制点的工艺管道流程图及车间设备平面布置图的设计，达到毕业小设计教学大纲的要求。

要求：掌握工程设计中物料、能量、设备的三大衡算，对非工艺提条件，并能进行带控制点的工艺管道流程图及车间设备平面布置图的设计。

课题主要内容及进展：生物制药厂的发酵车间初步设计 设计说明书 设备一览表

带控制点的工艺管道流程图 车间设备平面布置图 设计图例说明

2010.11.22——2010.12.6 确定设计流程，并在此基础上完成设计的计算部分 （物料衡算、设备衡算、能量衡算），将计算数据进行汇总。 2010.12.7——2010.12.17 确定非工艺设计的要求，完成带控制点的工艺管道流程图的设计，确定车间各系统布置方案，讨论并通过设备布置草图。 2010.12.18——2010.12.31 完成设备平面布置图的设计，撰写设计说明书，设计答辩。

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年产30吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计

目 录

§1 概述 ............................................................................................................................................... 5 §1.1 筹建概况 ....................................................................................................................................... 5 §1.1.1 环境条件 ....................................................................................................................................... 5 §1.1.2 地理条件 ....................................................................................................................................... 5 §1.1.3 抗震条件 ....................................................................................................................................... 5 §1.1.4 原辅材料的供应条件 ................................................................................................................... 5 §1.1.5 动力供应条件 ............................................................................................................................... 5 §1.1.6 交通运输条件 ............................................................................................................................... 5 §1.1.7 资金来源 ....................................................................................................................................... 5 §2 设计依据及设计范围 ................................................................................................................... 5 §2.1 设计依据 ....................................................................................................................................... 5 §2.1.1 主要文件 ....................................................................................................................................... 5 §2.1.2 主要技术资料 ............................................................................................................................... 5 §2.2 设计范围及分工 ........................................................................................................................... 8 §3 设计原则 ....................................................................................................................................... 8 §4 产品方案与建设规模 ................................................................................................................... 9 §4.1 产品名称及生产规模 ................................................................................................................... 9 §4.2 产品方案 ....................................................................................................................................... 9 §4.2.1 产品规格 ....................................................................................................................................... 9 §4.2.2 产品主要物性 ............................................................................................................................. 10 §4.2.3 分析方法 ..................................................................................................................................... 10 §4.2.4 包装方法 ..................................................................................................................................... 11 §5 生产方法及工艺流程 ................................................................................................................. 11 §5.1 生产方法 ..................................................................................................................................... 11 §5.2 工艺过程 ..................................................................................................................................... 11 §5.2.1 工艺流程框图 ............................................................................................................................. 11 §5.2.2 工艺流程说明 ............................................................................................................................. 12 §5.3 设备框图 ..................................................................................................................................... 14 §5.4 生产特点 ..................................................................................................................................... 14 §5.5 工艺介质的腐蚀性 ..................................................................................................................... 14 §5.6 带控制点的工艺流程图 ............................................................................................................. 15 §6 原料及中间产品的技术规格 ..................................................................................................... 15 §6.1 原料及中间产品技术规格 ......................................................................................................... 15 §7 物料衡算 ..................................................................................................................................... 16 §7.1 设计指标及主要物性参数 ......................................................................................................... 16 §7.2 物料衡算 ..................................................................................................................................... 16 §7.3 物料衡算框图 ............................................................................................................................. 19 §7.4 原材料消耗表 ............................................................................................................................. 17 §8 能量衡算 ..................................................................................................................................... 18 §8.1 能量衡算 ..................................................................................................................................... 18 §8.2 公用工程负荷表 ......................................................................................................................... 22 §8.2.1 自来水负荷表 ............................................................................................................................. 22

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§8.2.2 循环冷却水负荷表 ..................................................................................................................... 23 §8.2.3 循环低温水负荷表 ..................................................................................................................... 23 §8.2.4 设备用蒸汽负荷表 ..................................................................................................................... 23 §8.2.5 设备用气负荷表 ......................................................................................................................... 24 §8.2.6 设备用电负荷表 ......................................................................................................................... 24 §9 设备计算及选型 ................................................................................................................................. 24 §9.1 设备衡算 ............................................................................................................................................. 24 §9.1.1 大罐................................................................................................................................................. 24 §9.1.2 中罐................................................................................................................................................. 28 §9.1.3 小罐................................................................................................................................................. 31 §9.1.4 小小罐............................................................................................................................................. 32 §9.2 设备计算 ..................................................................................................................................... 34 §9.2.1 贮罐............................................................................................................................................... 34 §9.2.2 大罐............................................................................................................................................... 36 §9.2.3 中罐............................................................................................................................................... 37 §9.2.4 小罐............................................................................................................................................... 38 §9.2.5 小小罐........................................................................................................................................... 39 §9.3 设备选型的原则 ......................................................................................................................... 40 §9.4 设备一览表 ................................................................................................................................. 41 §10 车间布置 ..................................................................................................................................... 41 §10.1 车间的生产性质 ......................................................................................................................... 41 §10.2 车间布置说明 ............................................................................................................................. 41 §10.2.2 生产工艺 ................................................................................................................................. 41 §10.2.3 设备安装检修 ......................................................................................................................... 41 §10.2.4 安全技术 ................................................................................................................................. 42 §10.3 设备安装要求 ............................................................................................................................. 42 §10.3.1 情况介绍 ................................................................................................................................. 42 §10.3.2 安装方案 ................................................................................................................................. 42 §10.4 设备平面布置图 ......................................................................................................................... 42 §11 生产制度和车间定员 ................................................................................................................. 42 §11.1 生产制度 ..................................................................................................................................... 42 §11.2 岗位操作时间表和班组安排 ..................................................................................................... 42 §11.3 车间定员表 ................................................................................................................................. 44 §12 设备 ............................................................................................................................................. 44 §12.1 车间设备概况 ............................................................................................................................. 44 §12.1.1 种子制备设备 ............................................................................................................................. 44 §12.1.2 种子罐......................................................................................................................................... 44 §12.1.3 发酵罐......................................................................................................................................... 44 §12.2 车间设备材料的选择原则 ......................................................................................................... 44 §12.3 关键设备 ..................................................................................................................................... 45 §13 公用工程 ..................................................................................................................................... 45 §13.1 车间用水汇总表 ......................................................................................................................... 45 §13.2 车间用汽汇总表 ......................................................................................................................... 45 §13.3 车间用气汇总表 ......................................................................................................................... 45

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§13.4 车间用电汇总表 ......................................................................................................................... 45 §14 仪表及控制 ................................................................................................................................. 46 §14.1 生产过程特点概述 ..................................................................................................................... 46 §14.2 工艺参数控制要求 ..................................................................................................................... 46 §14.3 仪表及自控方案 ......................................................................................................................... 46 §15 电气 ............................................................................................................................................. 46 §15.1 车间用电情况 ............................................................................................................................. 46 §15.2 车间用电要求 ............................................................................................................................. 46 §16 给排水 ......................................................................................................................................... 47 §16.1 生产用水情况概述 ..................................................................................................................... 47 §16.2 生产用水要求 ............................................................................................................................. 47 §16.3 排水系统的划分 ......................................................................................................................... 47 §17 暖通 ............................................................................................................................................. 47 §17.1 生产特点及工作环境的说明 ..................................................................................................... 47 §17.2 车间暖通要求 ............................................................................................................................. 47 §18 消防 ............................................................................................................................................. 47 §18.1 发酵车间生产特性概述 ............................................................................................................. 47 §18.2 发酵车间消防要求 ..................................................................................................................... 48 §19 原材料及成品贮运 ..................................................................................................................... 48 §19.1 原材料及成品贮运方式 ............................................................................................................. 48 §19.2 原材料贮存量 ............................................................................................................................. 48 §19.3 原材料贮存表 ............................................................................................................................. 48 §20 车间维修 ..................................................................................................................................... 48 §21 环境保护 ..................................................................................................................................... 49 §21.1 生产过程中三废排放情况 ......................................................................................................... 49 §21.2 处理方案 ..................................................................................................................................... 49 §22 工业卫生及安全防护 ................................................................................................................. 49 §22.1 生产特点 ..................................................................................................................................... 49 §22.2 工业卫生及安全防护要求 ......................................................................................................... 49 §23 节能 ............................................................................................................................................. 49 §23.1 能耗分析 ..................................................................................................................................... 49 §23.2 节能措施 ..................................................................................................................................... 49 §24 概算 ............................................................................................................................................. 50 §25 图纸目录 ..................................................................................................................................... 51 §26 参考文献 ..................................................................................................................................... 51

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设计任务书

§1 概述

§1.1 筹建概况 §1.1.1 环境条件

上海气候温暖湿润，建厂周围卫生条件为首要考虑的内容。发酵厂厂区周围大气中的含尘量应在一定范围以下。按照我国国家标准GB3095-82大气中含尘量标准，一级区域为空气含尘量低于

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0.15mg/m的区域，属高度清洁区；二级区域应不高于0.30 mg/m，属一般标准；三级区域含尘量高

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于0.5 mg/m，为污染区。发酵工厂建在一级或二级区域中，周围没有散发大量有害气体的化工厂和产生大量灰尘的炼钢厂、炼焦厂、热电厂等。并且与铁路及公路主要干线保持适当距离。在工业区内建厂，发酵工厂宜建在该区域的上风口位置，并与散发污染气体或大量烟尘的工厂保持一定间距。上海属沿海地区，有东风，因此总体布置应考虑减少建筑物的受风面积，建筑朝向和厂区方向宜南偏东，避免西晒，所以理想朝向为南偏东15°。 §1.1.2 地理条件

对厂区坡度的要求，大型厂应不大于4%，中型厂不大于6%，小型厂不大于10%。厂区的主要地段坡度以不大于2%为宜。但为了便于排出厂内场地积水，坡度不应小于0.5%，此外，为防止厂区受淹，厂区应建在历年最高洪水线上。 §1.1.3 抗震条件

我国规定在地震6度烈度或以下时在建设时不设防，上海属于此类地区，所以不考虑抗震设防。 §1.1.4 原辅材料的供应条件

发酵工厂的设置要考虑原料、燃料和包装材料等的配套供应，黄豆饼粉、淀粉等原料要能得到较好的供给。上海处于东部沿海长三角地区，本地资源成本较高，黄豆饼粉、淀粉等供应可能不充足，可从盛产这些农产品的地方调运，如山东等地，但上海相通运输对交方便，解决了一部分困难。 §1.1.5 动力供应条件

发酵工厂是耗能大户，并要求是二类负荷用电户。该厂选址时注意到厂区用电能得到充分保证，并有充足水源。上海用水主要来自于黄浦江，可将厂建于黄浦江中上游处，便于生产用水的供应。 §1.1.6 交通运输条件

现代化的发酵工厂，以其产品商品化、社会化为特征，没有方便的交通运输是难以取得高效益的，发酵工厂的运输量较大，要求交通运输方便、可靠，铁路、公路、水路优势明显，且有发展前景。

§1.1.7 资金来源

主要来自于国家财政拨款和银行贷款，同时也可以寻求私营合资或外商投资。工厂发展运营后，争取上市，以发展民族工业为本。

§2 设计依据及设计范围 §2.1 设计依据 §2.1.1 主要文件

设计任务书及生产批报。 §2.1.2 主要技术资料 1、设计技术指标

本设计主要参考上海第四制药厂硫酸双氢链霉素生产技术工艺，培养基配方，工艺流程等等过程为基础，来进行对年产30吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计。主要设计参数如下： （1）发酵系统（产量30吨/年） 发酵单位：（1400u/ml） 成品单位：600（u/mg）

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年产30吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计

发酵周期：136（hr） 发酵热：5500 kcal/m3hr 装料系数：75%（发酵罐） 65%（一级种子罐） 70%（二级种子罐）

总收率：70% 染菌率：3%

年工作日：330（天） 发酵液粘度：50（CP） 发酵液重度：1050（kg/m3） （2）无菌空气处理系统

空气处理量：550 m3 / min 空压机出口压力：0.25~0.3（Mpa） 进罐空气温度：40~45℃ 进总过滤器的相对湿度：60% 空气洁净度：100级 （3）连续灭菌系统

培养基灭菌处理量：20 m3/hr； 连消灭菌温度：135℃ （4）后处理车间

提取总收率：70%计算 （5）厂址：上海郊区

2、培养基配比

主要原料：黄豆饼粉，淀粉，葡萄糖，

主要辅料：氯化钠，硝酸钠，酵母粉，碳酸钙，蛋白胨，淀粉酶，消沫油等

表2-1 培养基配比 原料名称 一级种子罐 培养基配比% 黄豆饼粉 葡萄糖 淀粉 氯化钠 氯化钴 硝酸钠 酵母粉 碳酸钙 蛋白胨 硫酸亚铁 磷酸二氢钾 淀粉酶（kg） 玉米浆（L/ m3） 消沫油 3.0 0.5 2.5 0.4 0.1 0.1 0.6 0.005 4 二级种子罐 培养基配比% 2.5 0.5 2.5 0.36 0.1 0.1 0.4 0.1%淀粉量 2.67 发酵罐 培养基配比% 3.5 6.0 0.001 0.4 2.0 0.0075 0.1%淀粉量 0.4 全料 培养基配比% 3.5 6.5 0.001 0.4 1.5 稀料 培养基配比% 2.5 0.5 3.0 0.4 0.1 0.4 0.1%淀粉量 1

3、 补料量

补氨水量：8 L/m3发酵液体积；

补氢氧化钠量：1.5~2.0 L/m3发酵液体积； 加消沫油量：4 L/ m3发酵液体积； 补全料量：370 L/ m3发酵液体积； 补稀料量：200 L/ m3发酵液体积。

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4、 接种量

（1） 一级种子罐至二级种子罐按15%计算； （2） 二级种子罐至发酵罐按15%计算。 5、 培养基灭菌

（1）一级种子罐及二级种子罐培养基采用实罐灭菌； （2）发酵、全料、稀料采用连续灭菌； （3）氢氧化钠、消沫油采用实灌灭菌； （4）氨水采用过滤除菌。 6、 移种及补料方式

（1）一级种子罐至二级种子罐移种设置一分配站 （2）二级种子罐至发酵罐设置一分配站

（3）灭菌的发酵培养基、全料、稀料至发酵罐设置一分配站 （4）氢氧化钠至各发酵罐设置一分配站 （5）消沫油至各发酵罐设置一分配站 （6）氨水贮罐为每一发酵罐各设一台 7、装料系数

一级种子罐：65%，二级种子罐：70%，发酵罐：75% 8、通气量

一级种子罐：2（VVM），二级种子罐：1.5 (VVM)，发酵罐：0.8(VVM) ； 9、转速范围

一级种子罐：60~300（RPM），二级种子罐：60~240（RPM） 发酵罐：60~130（RPM） 10、培养时间：

一级种子罐：64小时，二级种子罐：56小时，发酵罐：136小时 11、工艺参数控制要求：

发酵系统：各罐通气量，罐温，溶氧，搅拌转速现场集中显示/控制，上位机设置在控制室。要

求如下： ① 灌压现场指示； ② 液位报警指示，手动加消泡剂； ③ 罐温控制：5 m3 罐及以下采用自动控制，5 m3 罐以上采用加热、冷却手动切换，

冷却自动控制，加热手动控制； ④ 空气流量：种子罐用转子流量计检测，发酵罐用涡轮流量计检测记录； ⑤ 溶氧：监测记录，通过手动调节搅拌转速、调节空气流量调节溶氧； ⑥ 自动补料：补料采用气动隔膜阀计算机控制； ⑦ 转速显示及变频调速。

连消系统：温度、物料流量连锁控制； 空气系统：温度自动控制。 12、生产用水要求：

发酵工厂生产过程中的水可分为工艺用水与冷却用水。工艺用水一般指配料水和用于制备

软水、无盐水等一次水，其质量标准接近于城市自来水标准。罐冷。蒸发浓缩的操作、溶酶蒸馏回收、空压系统冷却均需要大量冷却水，所用冷却水须循环使用，冷却水的温度根据工艺要求选取。

① 自来水：常温，0.3（MPa），用于配料、夏天实罐灭菌的前期冷却、清洗设备等； ② 循环水：20—23℃(△t=3℃)，0.3（MPa），用于连续灭菌培养基冷却，空气冷却，发酵控温

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冷却； ③ 低温水：9—14℃(△t=5℃)，0.3（MPa），用于夏天空气后级冷却及发酵控温冷却； ④ 冷盐水：-10—0℃(△t=10℃)，0.3（MPa），用于料液冷却保温 13生产用蒸汽要求： 发酵车间用汽压力0.3（MPa） 14排水系统的划分：

给排水系统可分为两种，一种是排放水指标达到排放要求可直接排放的水，另一种是含有杂质及毒性物质较多达不到直接排放要求的水，须经过废水回收站处理后方可排放。 15、水文气象资料

（1）气温

极端最高气温：38.9℃ 极端最低气温：-9℃

最热月平均气温：28.1℃ （8月） 最热月最热时平均气温：32.0℃ （7月） 最冷月平均气温：3.1℃ （1月） 最冷月最冷时平均气温：0.0℃ （1月） （2）湿度

最湿月平均相对湿度（%）：84（6月） 最湿月平均相对湿度（%）：73（1月） 全年平均相对湿度（%）： 79 （3）风速及风向

最多风向及频率：夏季 E12 SSEY 全年 SE10 E10 最大月平均风速（m/s）：3.6（3月） 最大风速（m/s）：20 全年平均风速（m/s）：3.2 （4）自来水水温及硬度

水源地： 杨浦水厂 水源性质：黄浦江

水温：最低水温：3.0℃（2月） 月平均最低水温：6.4℃ 最高水温：34℃（7月） 月平均最高水温：31.7℃ 总硬度：最高值 10.6 月平均最高：8.7 最低值 2.2 月平均最低：5.5

14、其他数据：

海拔高度：4.5m 平均气压：1016mbar 最大冻土层深度：6cm 人防：设计任务为发酵工段，按GBJ-16-87生产的火灾危险性分类，为戊级，按GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》发酵车间防爆为Ⅰ级。

§2.2 设计范围及分工

本小组由张成、曹楠、丁秋然、周峰、胡浩、李加亮、樊宇、曹秋禹、刘东明人组成，负责设计上海地区年产30吨硫酸庆大霉素发酵车间，包括工艺流程、罐体设计、设备选型、带控制节点的工艺管道流程图及车间平面布置图的设计。辅助配套工艺设计由施第六组完成。

§3 设计原则

1、 加强技术经济指标作比较，善于从实际出发去分析研究问题，设计的技术经济指标以达到

或超过国内同类型工厂生产实际平均先进水平为宜。

2、 解放思想，积极采用新技术，力求设计在技术上具有现实性和先进性，在经济上具有合理

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性。

3、 设计必须结合实际，因地制宜，体现设计的通用性和独特性相结合的原则，并适当留有发

展余地。

4、 发酵工厂设计还应考虑采用微生物发酵的工厂的独特要求，既要注意到周围的环境清洁卫

生状况，又要注意到对工厂内车间之间对卫生、无菌、防火等条件的相互影响。

§4 产品方案与建设规模 §4.1 产品名称及生产规模 产品名称：硫酸庆大霉素 生产规模：年产30吨 §4.2 产品方案 §4.2.1 产品规格

法定名：硫酸庆大霉素

化学名：硫酸庆大霉素C1、C2和C1A

化学结构：

分子式、分子量： 抗生素 硫酸庆大霉素C1 硫酸庆大霉素C2 硫酸庆大霉素C1A R1 CH3 H CH3 R2 NHCH3 NH2 NH2 分子式 C21H43N5O7²2H2SO4 C19H39N5O7²2H2SO4 C20H41N5O7²2H2SO4 技术规格及质量标准见表4-1。

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表4-1 技术规格及质量标准

项目 标准 性状 生物效价（干） 鉴别 比旋度 干燥失重 酸度 炽灼残渣 甲醇含量 高压液相 热源 无菌 异常毒物 降压物质 重金属 钙离子 镁离子 澄 清 度 色级 浊度 毛点 有效期 美国药典(23版) 白色或类白色粉末 ≥590/mg 呈正反应 +107°——+121° ≤18.0%(110℃真空，3hr) pH： 3.5-5.5 ≤1.0% ≤1.0% C.F.R 12000u/mg合格 合格(内控)1200 u/ml合格2000u/kg合格 ≤ ppm ≤5万单位 ≤5万单位 ≤2级 ≤1号 ≤8点 5年 C1 25—50% C1A 10%—35% C2+C2A 25%—55% 1.7内毒素单位/mg庆大碱 §4.2.2 产品主要物性

庆大霉素是碱性抗生素，临床上常用其硫酸盐。硫酸庆大霉素为白色或微黄白色的粉末，无臭，对光、空气、广泛pH及热稳定（在pH 4、60℃保存35~180天，对溶液的效价影响不大，在pH 4以下，其效价降低8%~30%），有吸湿性。易溶于水，不溶于乙醇、丙酮、氯仿、乙醚及苯。

庆大霉素是一种杀菌力较强的广谱抗生素，对多种G+和G-菌均有较强的抗菌作用，特别是铜绿假单胞菌比卡那霉素和新霉素强5~10倍（但不及多粘菌素E），对金黄色葡萄球菌有良好的抗菌作用。在临床上主要适用于败血症，呼吸道感染，尿路感染，眼、耳、鼻、喉部感染，治疗严重大面积烧伤，手术后的感染以及作为腹部手术前的肠道消毒，均有一定的疗效。庆大霉素因使用剂量小，毒副反应较新霉素、卡那霉素为轻。

§4.2.3 分析方法

按1990年版《中华人民共和国药典》（第二部）查出硫酸庆大霉素的分析方法为：

1. 取本品约50mg，加水1ml溶解后，加1N HCl 2ml，在水浴中加热10分钟，加2N NaOH 2 ml与

2%乙酰丙酮的水溶液1ml，置水浴中加热5分钟冷却后，加对二甲基苯甲醛试剂1ml，即显淡粉红色。

2. 取本品约5mg，加水1ml溶解后，加0.1%茚三酮的水饱和亚丁醇溶液1ml与吡啶0.5ml，在水

浴中加热5分钟即显蓝紫色。

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3. 硫酸根鉴别反应：

1) 加氯化钡有白色沉淀。 2) 加醋酸铅

3) 加盐酸不生成白色沉淀。 §4.2.4 包装方法

本产品通过美国FDA认证，主要用于出口，产品为粉剂。用铝罐包装标准为5公斤一罐，内衬塑料袋。

§5 生产方法及工艺流程 §5.1 生产方法

生物合成庆大霉素的可能途径如下：

D-葡萄糖→2-脱氧青蟹肌醇→2-脱氧青蟹醇胺 ↓ ↓

D-葡萄糖胺→ 巴龙胺 ← 2-脱氧链霉胺 ↓

庆大霉素A

↓C-甲基化和差向异构化 庆大X2

脱氧↓氨基化↓L-甲基化 抗生素JI-20A 抗生素G418

脱氧↓ ↓脱氧，氨基化 庆大霉素C1a 抗生素JI-20B

↓N-甲基化 ↓脱氧差向异构化 庆大霉素C2b 庆大霉素C2

↓N-甲基化 庆大霉素C1

注：本设计所采用的工艺路线为先从沙土管中取出孢子接种到原斜面上（或从液氮保存的孢子接种到原斜面上），7天后接合格种子到代1斜面上，6天后接白色丰满的菌落到摇瓶中，29.5hr后接6-8瓶摇瓶种子到小罐中，并经中罐种子扩大培养后接到发酵罐中，接种方法为单种，放罐后至后处理车间。 §5.2 工艺过程 §5.2.1 工艺流程框图

注：本框图仅为发酵部分（设备参数供参考）

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液氮保藏(-196℃) 斜面培养 恒温恒湿 35-36℃，7天 摇瓶培养 原斜面孢子 斜面培养 恒温恒湿 34-35℃，6天 沙土管保藏(2-4℃) 斜面孢子(代1) 33-34℃，39.5hr 转速250rpm 装量80ml/750ml 接种量一块斜面/瓶 摇瓶种子 小罐种子培养 36±0.5℃，24-30h 转速60-300rpm，搅拌功率5.5kw 通气量2m3/min,罐压0.03Mpa 小罐种子 中罐种子培养 36±0.5℃，25hr转速60-240rpm 接种量15% 通气量1.5VVM 罐压0.03Mpa 搅拌功率22kw 中罐种子 大罐发酵 36±0.5℃，136hr转速60-130rpm 接种量15% 通气量0.75VVM 罐压0.04Mpa 搅拌功率115kw 大罐发酵液 提炼车间

§5.2.2 工艺流程说明

工艺特点：

本工艺工程为三级发酵，小罐 -中罐-大罐。中罐、小罐培养时间短，培养基一次投入，中间不补料，大罐考虑到各种由于底物浓度过高引起的底物抑制情况以及产物合成期对营养成分的需求，采用中间补料。主要补全料、补稀料、补氨水、通过氢氧化钠调节pH，手动加消沫油，在种子阶段，对无菌要求较高。

补料情况：

１、 补全料： 一个发酵周期约补3次。每吨发酵液约补370L全料。

从发酵20小时开始补全料，至30小时时结束。根据发酵液还原糖含量水平控制具体补全料体积及时间。

２、 补稀料：一个发酵周期补2次左右。每吨发酵液约补200L稀料。

自发酵40小时后开始补稀料，根据发酵液还原糖含量水平控制，保持还

原糖浓度大于等于2.6g/100ml.

３、 补氨水：自发酵33小时开始补氨水，每4小时补一次，每次10-15L，使发酵液

中氨氮浓度不低于45mg/100ml。

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４、 补油：手动加入。

５、 补氢氧化钠：调节发酵液pH，与pH环控，保持发酵液pH在6.8-7.2之间。

中间取样分析：

1、小罐：培养4小时后取样分析，测PH、氨氮、效价、菌丝浓度等。 2、中罐：培养4小时后取样分析，测PH、氨氮、效价、菌丝浓度等。

3、大罐：培养14小时后开始取样分析，每4小时取样测pH、氨氮，每8小时取一次样，

分析全糖、氨氮、PH、还原糖、效价等。培养20小时后取样加无菌肉汤，4小时后取无菌斜面，37℃恒温培养，放罐前涂片镜检。

异常发酵处理：

1、 中罐、小罐染菌一般采取放罐措施。

2、 大罐染菌，若在接种后不久即在发酵前期，可将培养基返回连消系统重新消毒；若在中后期，对发酵影响较大的，倒罐，影响较小的，可采用降温，一般降至32℃培养，并将别的大罐发酵液倒一部分进去，加强生长菌的优势抑制杂菌的生长；另外，对染菌罐补料可减少补料量 ，至杂菌得到抑制后再加大补料量。若在发酵后其染菌，可考虑提前放罐，若染菌罐含大量杂菌，过滤速度缓慢，则放罐前加热至45℃，15min，然后再提炼。 3、 发酵中遇空气精过滤器阻塞，空气流量下降，过滤器两端压差增大，可立即调换过滤器内芯。

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§5.3 设备框图 预过滤器 精过滤器 一级种子罐 蒸汽过滤器 二级空气过 预过滤器 精过滤器 二级种子罐 蒸汽过滤器 预过滤器 精过滤器 发酵罐 空气总过滤 蒸汽过滤器 氨水罐 二级空气过 预过滤器 精过滤器 NaOH罐 蒸汽过滤器 消沫油罐 全料罐 稀料罐 §5.4 生产特点 发酵生产一般要经过复杂的反应历程，这对反应条件的控制要求很高，稍有偏差，就可能得不到有用的产物，严重的还会染菌。

发酵也是一个时间较长的过程，各步反应都需要一定的反应时间，往往需要一定的温度、压力、溶氧水平和PH，这就要求控制调节的持续性与速度的灵敏性，需在几个小时内对发酵过程进行连续的监控。

发酵车间不涉及提炼，蒸汽和酸碱用量很大，不适用有机溶媒，故原料、中间体、产品无毒性，车间内环境无易燃易爆。

§5.5 工艺介质的腐蚀性

发酵流程对管道要求较高，根据管道中的料液的腐蚀性、毒性等特性，以及对无菌度的要求，要选择不同等级及材质的管道。

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表5-2 管道等级及材料选用表 典型介质 生活用水、工业用水、低压消防水、循环冷却水 蒸汽、热水、冷凝水 一般工艺介质（非易燃、易爆的中心物料）、排气（无腐蚀性） 一般易燃、易爆、有毒、刺激性物料（氯气、甲醇、油品等） 洁净物品（纯水、过滤压缩空气、无菌物料等） 管道等级 B1B B1E B1M B1N E1D

§5.6 带控制点的工艺流程图

设计思想：发酵是一个复杂的工艺过程，常要一定的温度、压力、PH、转速，同时通过这些参数也可监测发酵情况，及时发现异常情况，也可结合自动化仪表装置实现部分自动控制，另外设置流量记录控制点检测流量，人工调节。

各罐通气量，罐温，溶氧，搅拌转速现场集中显示/控制，上位机设置在控制室。要求如下：

① 灌压现场指示； ② 液位报警指示，手动加消泡剂； ③ 罐温控制：5 m3 罐及以下采用自动控制，5 m3 罐以上采用加热、冷却手动切换，

冷却自动控制，加热手动控制； ④ 空气流量：种子罐用转子流量计检测，发酵罐用涡轮流量计检测记录； ⑤ 溶氧：监测记录，通过手动调节搅拌转速、调节空气流量调节溶氧； ⑥ 自动补料：补料采用气动隔膜阀计算机控制； ⑦ 转速显示及变频调速； ⑧ 连消系统：温度、物料流量连锁控制； ⑨ 空气系统：温度自动控制。

参见：发酵车间带控制点的工艺流程图（图号0805P3-1 0805P3-2 0805P3-3）

§6 原料及中间产品的技术规格 §6.1 原料及中间产品技术规格

表6-1 原料及中间产品技术规格

序号 1 2 名称 葡萄糖 葡萄糖 规格 化学纯 工业用 碘量法 碘量法 1、 测定水分及挥发物含量 2、 测定灰分 3 黄豆饼粉 工业用 3、 凯氏定氮法测定总氮量 4、 折光法测油含量 5、 精纤维及重金属含量 4 豆油 工业用 1、 用灼烧残渣法测含磷量 2、 用KOH标准液滴定效价 用反滴定法测定，想加入过量标准HCl溶液，再用NaOH标定 / 无悬浮消泡剂 物、杂物等 调节PH 各罐用碳源、能源 不溶于水 用作氮源 含油量高 分析方法 用途 斜面、摇瓶培养基 各罐用碳源、能源 备注 又称右旋糖 5 6 碳酸钙 淀粉 工业用 工业用 生工071 072班 第5组

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7 8 9 10 11 12 13 硝酸钠 酵母粉 蛋白胨 硫酸亚铁 淀粉酶 氨水 磷酸二氢钾 化学纯 工业用 工业用 化学纯 化学纯 工业用 工业用 酸碱滴定法 / / / / / 无机盐 无机盐 水解淀粉 调节PH 用作无机盐 有特殊臭味 易受潮 取样2.5g加入水10ml溶解，加入NaCl溶液20ml后加酚酞用NaOH滴定 取样约0.12g加水50ml溶解，加2%糊精液5ml与荧光黄指示液5-8滴，用AgNO3滴定，5.84mgNaCl/1mlAgNO3 酸性条件下加入碘化钾，折算为钴量相当的碘，再以硫代硫酸钠反滴定 1、 pH计测pH 2、 标准碱液测定CO2含量 3、 用Na2B4O2标准碱液滴定CO2含量(总碱度) 14 氯化钠 化学纯 提供无机盐 又称精盐 含六分结晶水 15 氯化钴 化学纯 有利于维生素B12合成 16 工业用水 自来水 4、 溶氧测定，碱性条件下使Mn2+氧化酸性条件下使之还原，同时氧化I-生成I2，用硫代硫酸钠标准液滴定 5、 银量法测定氯离子 6、 络合法测定水的硬度 培养基用水、洗涤用水等

§7 物料衡算

§7.1 设计指标及主要物性参数

1、设计指标（见§2.1.2 主要技术资料 的主要设计指标） 2、设计经济指标 3、主要物性参数 水：比热1kcal/kg 蒸汽：135℃，313.11KPa，热焓651.84kcal/kg，焓(液体)134.90 kcal/kg，汽化热516.95kcal/kg，密度1.715kg/m3，蒸汽比体积0.5831 m3/kg §7.2 物料衡算

7.2.1公称体积与台数计算 7.2.1.1大罐

１、 由年产量决定每天放罐体积

Vd1000UqmUf(1染)1000*30*60057.38m3/d330*1400*0.7*（10.03）为成品单位u/mg，m为年工作日，

（G为年产量/吨，

pm为发酵单位u/ml，p为总收率，

m为染菌率）

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2、公称体积与台数

为使提炼工段生产效率均衡，避免不必要的贮罐，设计为每天放一罐 所以

nd1

Vd57.3876.51m3nd21*0.75

V0大（

nd—每天放一罐，以平衡提炼工段与发酵工段生产水平，L发酵罐装料系数）

取辅助时间32h（辅助时间包括进料时间、灭菌操作时间、移种时间、放罐压料时间、清洗与检修

发酵罐时间），这样设备周转更好，也可以处理染菌及其他突发情况，则有：

T发T辅136327天2424大发酵罐发酵周期为

所以需要7台

7.2.1.2 二级种子罐

V0中计量体积*接种比*（1损失比）57.38*0.15*(10.15)14.14m3种子罐装料系数0.7

其中取损失比为15%（下同）

取辅助时间为40h，得

56404天24其周期为

n采用单种法

发酵罐台数*种子周期7*44台发酵罐周期7

7.2.1.3 一级种子罐

V0小计量体积*接种比*（1损失比）57.38*0.15*0.15*（10.15）2.28m3种子罐装料系数0.65

取辅助时间32hr

64324天24则其周期为 n7*44台7

7.2.2 物料衡算

7.2.2.1 大罐物料衡算 6、 出料量

V放57.38m3V损0.15V放8.607m3

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3V接种比*V0.15*57.388.607m7、 进料量 种

8、 补料量

进料=基础培养基量（消后）+种子液量+补料量[1] 出料=成品液量（发酵液量）+逃液与蒸发损失量[1]

m 氨水：8*10*57.380.4590m 消沫油： 4*10*57.380.2295m NaOH：2*10*57.380.1148全料：370*10*57.3821.23m 稀料：200*10*57.3811.476m

30.4590.22950.114821.2311.47633.51m所以，总补料量：

3333333333种子流量

V放*15%8.067m3

V消后V放V补V接V损57.3833.518.0678.06723.87m3

7.2.2.2中罐物料衡算 5、 出料量

V放中接种比*V放大0.15*57.388.607m3

V损0.15*V放中0.15*8.6071.291m36、 进料量

V接接种比*V放中0.15*8.6071.291m3V消后V放中V损V接8.0671.2911.2918.607m3

7.2.2.3 小罐物料衡算 1.出料量：

V放接种比*V放中0.15*8.6071.291m3V接0m3

2.进料量：

V消后V放V损V接1.2910.1936501.485m3计算结果汇总：

大罐每天每罐放罐体积57.38m3，公称容积76.51m3，发酵时间136hr，共7台； 二级种子罐共4台，公称容积14.14m3； 一级种子罐共4台，公称容积2.28m3；

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（各罐全容积见§9 设备计算及选型） 进出料与补料情况见以下框图

§7.3 物料衡算框图（每一罐批）

损失0.194 m 3损失1.291 m 3损失8.607m 3小罐 接种 31.291 m 中罐 接种 38.607 m 大罐 放罐 357.38m 培养基1.485 m 3培养基8.607m 3培养基23.87 m 3补氨459L 补氢氧化钠114.8L 补消沫油229.5L 补全料21.23m3 补稀料 11.476 m3

§7.4 原材料消耗表（每一罐批）

表7-1 小罐培养基配料表(1559.25kg)

一级种子罐 一级种子罐 原料名称 培养基配消耗量(kg) 比% 黄豆饼粉 葡萄糖 淀粉 氯化钠 硝酸钠 酵母粉 碳酸钙 磷酸二氢钾 消沫油 3.0 0.5 2.5 0.4 0.1 0.1 0.6 0.005 4 44.55 7.425 37.125 5.94 1.485 11 8.91 0.07425 59.4

表7-2 中罐培养基配料表(9037.35kg) 原料名称 黄豆饼粉 葡萄糖 二级种子罐 二级种子罐 培养基配比% 消耗量(kg) 2.5 0.5 215.175 43.035 生工071 072班 第5组

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淀粉 氯化钠 硝酸钠 酵母粉 碳酸钙 消沫油

2.5 0.36 0.1 0.1 0.4 2.67 215.175 30.9852 8.607 8.607 34.428 0.215 229.8 淀粉酶（kg） 0.1%淀粉量 表7-3 大罐培养基配料表(25063.5kg)

表7-4 全料培养基配料表(22291.5kg)

全料 原料名称 培养基配比% 黄豆饼粉 淀粉 氯化钴 碳酸钙 蛋白胨 3.5 6.5 0.001 0.4 1.5 发酵罐 消耗量(kg) 743.05 1379.95 0.2123 84.92 318.45 发酵罐 原料名称 培养基配比% 黄豆饼粉 淀粉 氯化钴 碳酸钙 蛋白胨 硫酸亚铁 淀粉酶（kg） 消沫油 3.5 6.0 0.001 0.4 2.0 0.0075 0.1%淀粉量 0.4 发酵罐 消耗量(kg) 835.45 1432.2 0.2387 95.48 477.4 1.79 1.4322 85.48 表7-5稀料培养基配料表(12049.8kg) 全料 原料名称 培养基配比% 黄豆饼粉 葡萄糖 淀粉 氯化钠 硝酸钠 2.5 0.5 3.0 0.4 0.1 发酵罐 消耗量(kg) 286.9 57.38 344.28 45.9 11.476 生工071 072班 第5组

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碳酸钙 淀粉酶（kg） 消沫油 0.4 0.1%淀粉量 1 45.9 0.34428 114.76

表7-6 原材料消耗总表

§8 能量衡算 §8.1 能量衡算 1）发酵热计算

QF5500kcal/m3hrQ发酵QFVLQFV0

大罐Q550076.5175%3.16105kcal/hr 中罐Q550014.1470%5.44104kcal/hr小罐Q550022865%8151kcal/hr2）蒸汽冷凝热效应

输料过程中料液已经散热冷却了部分，所以不必明细计算冷凝热。 3）循环冷却水（冬季用）（水温20～23℃，△t=3℃，0.3MPa） 循环水用量：

W大=Q大罐÷c÷Δt=315000÷3=105000 kg/hr W中=54400÷3=18133.33 kg/hr

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W小=8151÷3=2716.67 kg/hr 小罐考虑培养基冷却用水

以最大工作状态6个大罐、4个中罐、4个小罐，安全系数1.1， 则循环冷却水总量为：

W总1.1(1.0510561.8110442.721034)103724.9t/hr

高峰用量以大罐计，d2u47351010410.416m36001.5汇总管取DN4004264.5管d33

4）低温循环水（水温9～14℃，△t=5℃，0.3MPa，夏季使用） 低温水用量：

3.16105W大63200kg/hr ct15同理

Q大罐W中10887.8kg/hrW小1630.2kg/hr所以W总

取安全系数1.1，设最大工作了为6台大罐，4中罐，4小罐

1.1*[6*63120.74*(10887.81630.2)]

3 472.1992m/hr

一级种子罐采用培养基实消，蒸汽量需计入培养基，所以

W1820kg/hr即0.82m3/hr

所以

W总’W总W1473m3/hr 高峰用量以大罐计，442.4*4 0.323m3600*1.5π汇总管取DN3003254管。d5)自来水 ①洗罐用水

也用于制备软水，无盐水，以设备公称容积80%计

W80%(V0大V0中V0小)0.8*（76.5114.142.28）74.344m ②配料用水

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3年产30吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计

培养基原料大多为固体，所以培养基用水量约为消后培养基体积量

所以V发23.87m3 V中8.607m3 V小1.485m3 所以W配33.962m3

③总计

因为另有日常用水，种子用水，车间清洗用水等，安全系数以1.1计 以每天各有1个罐清洗和配料的高峰用量计所以

W水总=（W+W配）*1.1=（74.344+33.962）*1.1=119.14 m ³ 高峰用量为大罐清洗时，经计算自来水总管

d0.0707m即取DN80892.5。水计量汇总：

54

（1）发酵热：大罐=3.16³10 kcal/hr，中罐=5.44³10 kcal/hr，

小罐=8151 kcal/hr；

54

（2） 循环冷却水：大罐=1.05³10 kg/hr，中罐=1.81³10 kg/hr，

3

小罐=2.72³10 kg/hr，总水量=724.9t/hr （水温20～23℃，△t=3℃，0.3MPa）

44

（3） 低温循环水：大罐=5.31³10 kg/hr，中罐=1.09³10 kg/hr，

3

小罐=1.6³10kg/hr，总水量=541.1t/hr

（水温9～14℃，△t=5℃，0.3MPa，夏季使用）

3

（4） 自来水：自来水主要用于洗涤与配料，总量238m

6)配电

P总=7*P发+4*（P中+P小）=7*132+4*(55+4)=1160kw 又用电扇空调等需15kW，照明种子等需150kW 取安全系数1.1

所以 P电=1.1*（1160+15+150）=1457.5kw

用电情况汇总：用电主要包括电机搅拌以及其他用电；

各罐电机搅拌总功率=1160计用电功率=1457.5 7)空气

每天有一大罐待工，其气用来压料，搅拌，维持罐压，为安全起见，中罐小罐均按4台工作计算。 Qg=∑（vvm）VL=6*0.8*76.51+4*（1.5*14.14*0.7+2*2.28*0.65）=438.5m³/min ∴要求配套设计空气系统供给450m/min压缩空气量。（标准状况下的空气量） 动力车间供应的压缩空气为0.3MPa（表压）40℃

3Q,gQg*0.127340328.87*0.1313**94.26m3/min0.10.32730.4273

又经计算，空气总管d=0.769m，所以取管DN80084211.7。 8)蒸汽（计算中各管径见§9.2 设备计算）

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查《工艺手册》得饱和蒸汽多项特性指标[3]

蒸汽：135℃，313.11KPa，热焓651.84kcal/kg，焓(液体)134.90 kcal/kg，汽化热516.95kcal/kg，密度1.715kg/m3，蒸汽比体积0.5831 m3/kg 动力车间供应的蒸汽为0.3MPa，此时有

air958.24kg/m3 焓i560.08J/11

比热cP4.373kJkgK 黏度223.159Pas 重度

g1.599kg/m3

A 一级种子罐采用实罐灭菌

直接加热所需蒸汽量*（30%~50%），以40%计

Gc(t2t1)*(1)*40%tc2即= S11.485*1050*（12120）*（115%）412.47 kg560.08121*1

S3=412.47*40%=164.99 kg

S=164.99+412.47=577.46 kg

直接加热所需时间：t1SV412.470.58310.53hrF0.0920.0922036004(V为蒸汽比体积，F为进蒸汽管道的截面积，为蒸汽在管道中的流速)

保温阶段t2=0.5hr

所以实消的总时间=t1+t2=1.03hr

B 发酵罐，二级种子罐采用连续灭菌

S发5V发s5*76.51*1.599611.7kg

P电机Pg1.10.952221.1257kw0.95

C 总计

考虑到其他因素，取安全系数1.3

S总1.3*（4*164.996*611.74*113.05）1302.21kg/d以大罐连消为小时最大用量计,d0.106m取管DN1001083§8.2 公用工程负荷表 §8.2.1 自来水负荷表

设备 序号 位号 名称 数量 (台) 使用时间 (hr/d) 小时最大 (m3/hr) 用水量 小时平均 日用量 (m3/hr) (m3/d) 备注

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1 2 3 其他 合计 R101A-D R102A-D R103A-G 小罐 中罐 大罐 4 4 7 1 2 3 24 1.485 5.656 20.4 0.46 20.9 0.138 0.47 2.55 0.46 3.62 3.309 11．312 61.21 11 86.83 清洗和配料 清洗 清洗 其他用水 附：以每天各有1个罐清洗和配料的高峰用量计

§8.2.2 循环冷却水负荷表

设备 序号 位号 1 2 3 合计 R101A-D R102A-D R103A-G 名称 小罐 中罐 大罐 数量 (台) 4 4 7 24 24 24 使用时间 (hr/d) 小时最大 (t/hr) 10.9 72.5 735 724.9 用水量 小时平均 (t/hr) 10.9 72.5 735 724.9 日用量 (t/d) 备注 水温20～23℃，0.3MPa 1740.8 △t=3℃，17640 17397.6 260.8 附：以每天有6个大罐、4个中罐、4个小罐同时工作且各一个罐用作培养基冷却计算总量，高峰用

量以大罐计

§8.2.3 循环低温水负荷表

设备 序号 位号 1 2 3 合计 R101A-D R102A-D R103A-G 名称 小罐 中罐 大罐 数量 (台) 4 4 7 使用时间 (hr/d) 24 24 24 小时最大 (t/hr) 6.52 43.55 442.4 492.47 用水量 小时平均 (t/hr) 6.52 43.55 442.4 492.47 日用量 备注 水温9～14℃，156.5 △t=5℃，1045.2 0.3MPa，夏季使用 10617.6 11819.3 (t/d) 附：以每天有6个大罐、4个中罐、4个小罐同时工作计算总量，高峰用量以大罐计 §8.2.4 设备用蒸汽负荷表 设备 序号 位号 R101A-D R102A-D R103A-G 名称 小罐 中罐 大罐 数量 (台) 4 4 7 使用压力 (MPa) 0.30 0.30 0.30 使用时间 (hr/d) 1.03 1 1 小时最大 (kg/hr) 560.6 113.05 611.7 113.05 用蒸汽量 小时平均 (kg/hr) 24.06 4.71 25.49 54.26 日用量 (kg/d) 577.46 113.05 611.7 1302.21 1 2 3 合计 附：高峰用量错开各罐，以大罐连消小时最大用量计 §8.2.5 设备用气负荷表

设备 序号 位号 名称 数量 (台) 使用压力 (MPa) 使用时间 (hr) 小时最大 (m/hr) 3用气量 小时平均 (m/hr) 3日用量 (m/d) 3生工071 072班 第5组

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1 2 3 其他 合计 R101A-D R102A-D R103A-G 小罐 中罐 大罐 4 4 7 0.3 0.3 0.3 24 24 24 711.4 3563.3 25707 2000 31982 711.4 3563.3 25707 2000 31982 17072.6 85518 616977 48000 631428 附：以每天各有6个大罐、4个中罐、4个小罐的最大工作量计 §8.2.6 设备用电负荷表

设备 序号 位号 1 2 3 其他 合计 R101A-D R102A-D R103A-G 名称 小罐 中罐 大罐 数量 (台) 4 4 7 使用时间 (hr) 24 24 24 安装容量 单台 (kw) 4 55 132 191 总量 (kw) 16 220 924 182 1210 备用 (kw) 257 257 车间照明 备注 附：以每天各有6个大罐、4个中罐、4个小罐的最大工作量计

§9 设备计算及选型 §9.1 设备衡算

如无特殊说明，设备皆采用不锈钢材。

大罐7台每天放两罐，一台备用；中罐4台，每天接种一台至大罐，一台备用；小罐4台，每天接种一台至中罐，一台备用。（见7.2.1）

§9.1.1 大罐 ① 内径与桶高

Ha2.1D设

V0(0.785a0.15)D3(0.785*2.10.15)D376.51D3.491m圆整D3500mmH2.1*35007350mm 取H=7500mm ② 壁厚

筒体16mm，封头18mm ③ 人孔

为方便人员进出，取Dg600 视镜：Dg125 ④ 传热

Q3.16*105kcal/hr(详见8.1.1)

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采用外盘管和内排管结合传热k=375kcal/m2hr 发酵热较大，tm较小，用9-14℃的低温水 发酵温度为36℃

tm(369)(3614)24.41℃369ln3614

FQ3.16*10000034.51m2Ktm3.75*24.41

F安1.2F1.2*34.5141.42m2A:外盘管

取DN100，108³3半剖管，间距1.5d，盘n圈，高约4m [1.5(n-1)]d=4 其中d=0.108 取n=27，分为3组。

F外Dd内n3.14*3.5*0.1*2729.69m2

B：内排管

取DN6576³3管，间距1.5d，每组二进二出高约5.65m，组数

m41.4229.692.44*3.14*0.07*5.65取4组

F内4*4*3.14*0.07*5.6519.88m2F总F内F外29.6919.8849.4741.42是合适的C：管径

①进水总管63120.75kg/hr（见8.1循环水用量部分）取u1.5m/sd3600**u4取DN125,1333管63.1210.122m3600**1.54

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②外盘总管：取外盘支管流速u0.8m/s外4*0.5*d2*3600*1000*u44*0.5**0.12**3600*1000*0.844.52*104kg/hr取总管u1.5m/s外45.20.103m3600*u3600*1.544取DN1001083管 d③内排总管内总外63120.754.52*1041.79*104kg/hr也取u1.5m/s同理d取DN65762.5管17.90.065m3600**1.54

④汇总管DN2502733.5

⑤ 搅拌功率

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d0.375D0.375*35001.3125m圆整取d1300mmn100rpmnd2100*1.32*1050Rem3.55*106104350*10罐内流体处于湍流状态VL0.13D3又HLHC0.25D0.25D20.25D76.51*0.750.13*3.530.25*3.520.25*3.56.26ms10.86d1.04ms22d2.6ms31.1d1.43mH2s2(m1)s1s36.262.6(m1)1.041.43m2.46取m3即三层搅拌若上两层取回宽叶搅拌桨k6.3(六叶)Rem104时P1,2K,n3d5(4/6)0.8*6.3*(100/60)3*1.35*105082.21kw

1DHi13.56.26*1.203dd31.31.3P1,,2P1,2f82.21*1.298,67kwfPm,1,2P1,,2(0.40.6m)98.67*(0.40.6*2)157.87kw

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下层取六弯叶涡轮式搅拌桨k4.8同样P3kn3d54.8*(100/60)3*1.35*105086.64kwP3,P3f103.96kwP总Pm,1,2P3,157.87103.96261.83kW进气40℃，罐压0.04MPa通气量V0vvm稸L0.8*76.51*0.7545.91m3/minVgV0273400.12730.10.040.5*0.0105*HL0.10.10.040.5*0.0105*6.2645.91*(27340)/273*30.45m3/min通气搅拌功率P总2nd3Pg0.1570.56Vg0.45261.832*100*1.330.1570.5630.45112.74kWPPtPg*1.11.1*112.74P电m130.54kW0.950.95根据转速选择皮带轮减速机（下同）0.95由此选用电动机Y355L110,额定功率132kW.减速机选取：k157Y132.⑥ 主要管路

0.451）进料管：流量25m3/hr(培养基种子)V23.87进料消后0.9548hru25V接8.607接种0.34428hru25取u0.7m/s250.112m3600*0.25π*0.7选DN1251333的管d2）出料管：流量30m3/hrV57.38出料放1.913hru30取u0.8m/s

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300.115m3600*0.25π*0.8取DN1251333管d3）进气管V045.91m3/min预过滤器GSB250精过滤器GSNB50蒸汽过滤器GSZ3取DN1231333管

大罐设备选型与计算汇总：

（1） 选型：D=3500mm，H=8700mm，V0=76.51m，人孔取600mm，视镜Dg=125mm，支座

3

采用裙座。

（2） 筒体壁厚16mm，封头壁厚18mm。

（3） 冷却水进水总管直径：取d总125mm,取1333mm

DN100φ108*3 的外盘管盘27圈分为3组，DN65φ76*3 的内排管16根分4组，总换热面积为49.57m ²，壁距0.15m 。

外盘总管为DN100φ108*3，内排总管为DN65φ76*2.5，汇总管为DN250φ273*3.5 （4） 采用三层搅拌，中间轴承两个，下层采用六弯叶圆盘涡轮式，上两层采用四宽叶

旋桨式，每层间距2.6m；搅拌桨直径1.3m。

（5） 电机功率132kw，电机为Y355L1-10，减速机为K157-Y132。

§9.1.2 中罐

1.内径及筒高取a2.25∵V(0.25πa0.15)D3V0中14.14D1.9465m取D2000mmHD*a4500mm2.壁厚：筒体5mm，封头6mm3.人孔：Dg500,视镜Dg1254.传热Q54439kcal/hr（见8.1.1）同样采用914℃低温水，内排管与外排管共同换热544397.14m2375*24.4114.14*0.70.13*231HL*23.32m20.25*24F需1.2*生工071 072班 第5组

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A.外盘管取DN1001083,半剖管盘两圈F外*2*0.1*21.26m2B.内排管取DN65762.5管，2组F内10.79m2F外F内F需，既是合适的C.管径①进水总管W10887.8kg/hr,取u1.5m/s，d0.0507m取DN50572.5管.②外盘总管，若支管u0.3m/s,总管1m/s，则d0.0548m取DN65762.5管③内排总管，取u1.5m/s，d0.0238m

则取DN25322.5④汇总管：DN80893

5.搅拌功率

d0.375D0.375*20.75m，n160rpm取二档大弯叶涡轮式搅拌皿Remnd2160*0.752*105041050*103k4.81603Pkn3d54.8*()*0.755*105022680kW601DHL12*3.32f3.436223d30.75P,pf3.436*2268077.93kW，PmP（0.40.6m）(0.40.6*2)*77.93124.69kW

中罐罐压为0.03Mpa,进气温度为40℃V0（vvm）V21.5*(14.14*0.7)14.847m3/min273400.111.55m3/min2730.10.030.5*0.0105*3.32124.692*160*0.7530.45通气搅拌功率Pg0.157*（）43.41kW11.550.561.1*Pg1.1*43.41P电50.27kW0.95VgV0选减速机LC20014，电机：Y250M4，额定功率55kW

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6.主要管路

1）进料管：进8.6070.344hr,接0.0565hr25取DN1501593.5管2）出料：出0.2869hr,取DN1251333管3）进气管：V014.14m3预过滤皿GSB220精过滤皿GSNB20蒸汽过滤皿GSZ1进气管DN1001083管4）出气管DN1251333管

中罐设备选型与计算汇总：

3

（2） 选型：D=2000mm，H=4500mm，V0=14.14m，人孔取500mm，视镜Dg=125mm，支座采

用裙座。

（3） 筒体壁厚4mm，封头壁厚6mm。

（4） DN100φ108*3的外盘管盘两圈，DN65φ76*2.5的内排管，冷却水进水总管直径：取

DN50φ57*2.5外盘总管DN65φ76*2.5，内排总管DN25φ32*2.5。汇总管取DN80φ89*3，管间距等同上。

（5） 采用两层六弯叶搅拌，下搅拌桨直径0.75m。 （6） 电机功率55kw，减速机LC200-14，电机Y250-M4

§9.1.3 小罐（夹套型）

1.内径与筒高

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H2.36，V02.28(0.785*2.360.15)D3，D1.04mD圆整取D1000mm，H2360mm，取H2400mm取2.壁厚：筒体10mm,封头12,mm,夹套12mm3.手孔：Dg250，视镜：Dg804.传热：采用夹套传热，此时k150kcal/m2夹套内径1100mm2.28*0.650.13*131HL*11.97m20.25π*14同样用914℃循环水，积分求得F封头1.45m2F夹F封头F筒1.453.14*1*1.977.64m2F需1.2F1.2*Q1.2*8151/(150*24.41)2.69F夹Ktm

采用此夹套合适。培养基冷却时：F'1.45π*1.1*1.948.15m2ttGcA1ln1s2sc2A1t1ft2sAekFc2

t1s121℃，t1f35℃，t2s9℃，3.5hrc1c21kcal/kg，G1050*1.4851559.25kg/hrk150kcal（/m2hr℃）试差解得820kg/hr，A4.440m2，3.492hr8200.014m3600*0.25π*1000*1取DN15202管，此时流速合适。取流速u1.5m/s，d1、 搅拌功率

d0.375m，n200rpm，HL1.97m取二档六弯叶涡轮式搅拌桨.nd2200*0.3752*10504Rem10，350*10k4.83Pkn3d54.8*（200/60）*0.3755*10501.384kWf111.97·1.2530.3750.375生工071 072班 第5组

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PmP*f*（0.40.6m）1.384*1.25*（0.40.6*2）2.76kW1.1Pm1.1*2.76P电3.20kW0.95由转速则选择减速机LC100-11

配套电动机Y112M-4，额定功率4kW

2、 主要管路

1）出料管：流量5m3/hr，取u0.8m/s，d取DN50572.5管2）进气管:V02.28m3预过滤器GSB23，精过滤皿GSNB3，蒸汽过滤皿GSZ05进气管：DN50573管3）出气管：DN65763管小罐设备选型与计算汇总：

3

（1） 选型：D=1000mm，H=2400mm，V0=2.28m，手孔取Dg250mm，视镜Dg=800mm，支座采

用耳式支座。

（2） 筒体壁厚10mm，封头壁厚12mm。

（3） 冷却水流量820kg/hr,冷却水管为DN15φ20*2

（4） 采用两层搅拌，均采用六弯叶涡轮式，搅拌桨直径0.375m。 （5） 不通气搅拌功率=2.76kw。

（6） 减速机为LC100-11，电动机为Y112M-4，额定功率4kw

§9.2 设备计算 §9.2.1 贮罐

1.2910.2582hr550.0470m3600*0.25*0.8

各贮罐系数均取0.6计。

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1.氨水罐补料体积0.45900.765m30.6H令2，（a0.15）D3V0D4D0.763m，圆整取D800mmV0H1600mm.采用800L通用式贮罐，筒体壁厚3mm，封头壁厚5mm,取补氨水罐进料时间0.2h，进料量为0.459m3,取流速0.7m/s,V0.4590.034mtu0.260600.744取DN32382.5管，即流速合适。D

2.消沫油罐0.2295H0.3825m2，20.6D同理D0.606，圆整取D600mm，V0H1200mm采用400L通用式贮罐，筒体壁厚3mm，封头壁厚5mm，取补消沫油罐进料时间0.2h，进料量为0.2295m3，取流速0.7m/s0.22950.024m7200.7850.7取DN25322.5管，此时流速适宜。D

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3.NaOH罐HV00.191m3，2，D0.481D圆整取D500mm，H1000mm。采用200L通用式贮罐，筒体壁厚3mm，封头壁厚5mm。3取NaOH罐进料时间0.1h，进料量为0.1148m，取流速为0.7m/s，0.11480.024m0.1*3600*0.25*π*0.7取DN25322.5mm管，此时流速适宜。D4.全料罐V035.38m3，取则H5600mm，采用36m3通用式贮罐，筒体壁厚4mm，封头壁厚6mm，取全料罐进料时间10h，进料量21.23m3，取流速0.7m/s，21.23*40.033m10*3600*π*0.7取DN32382.5mm管，此时流速合适。DH2，D2.74m，圆整取D2800mm，D

5.稀料罐H2，即D2.232m，D圆整取D2200mm，H4400mmV019.13m3，取采用17m3通用式贮罐，通体壁厚4mm，封头壁厚6mm，

3取其进料时间为5h，进料量11.476m，取流速0.7m/s，D0.034m取DN32382.5mm管，此时流速合适。补料罐各项参数汇总：

（1）补氨水罐：取0.8m3。经过计算可取筒体直径为800mm，筒体高度为1600mm。进出料

管径DN32φ38*2.5，分别安装100L计量罐。

（2）补氢氧化钠罐：取0.20m3。经过计算可取筒体直径为,500mm，筒体高度为1000mm。

进出料管径DN25φ32*2.5，分别安装分配站。

（3）补消沫油罐：取0.4m3。经过计算可取筒体直径为600mm，筒体高度为1200mm。进出

料管径DN25φ32*2.5，分别安装分配站。

（4）全料罐：取36m3通用式储罐。经过计算可取筒体直径为2800mm，筒体高度为5600mm。

进出料管径DN32φ38*2.5，分别安装分配站。

（5）稀料罐：取17m3通用式储罐。经过计算可取筒体直径为2200mm，筒体高度为4400mm。

进出料管径DN32φ38*2.5，分别安装分配站。

§9.3 设备选型的原则

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1、保证工艺过程实施的安全可靠（包括设备材质对产品质量的安全可靠，设备材质强度的耐温、耐压、耐腐蚀的安全可靠，生产过程清洗）；

2、经济上合理，技术上先进，结构合理，工艺符合要求； 3、投资省，耗材少，加工方便，采购容易； 4、运行费用低，水电气消耗少；

5、操作清洗方便，耐用易修，备品配件供应可靠，减轻人工劳动强度，实施机械化和自动化方便；

6、结构紧凑，尽量采用经济可靠、实践证明性能优良的设备； 7、考虑生产波动与年设备平衡，留有裕量； 8、考虑设备故障及检修的备用。

§9.4 设备一览表

（见设备一览表 图号 1005P2-1 1005P2-2）

§10 车间布置

§10.1 车间的生产性质

本车间为硫酸庆大霉素发酵车间，由三部分组成，分别为培养基配置连消系统、空气系统与发酵系统。生产车间一般含生产、辅助、生活三部分。

生产部分包括配料、种子组、发酵、无菌室、摇瓶培养室等；辅助部分包括变电配电室、化验室、仪表控制室等；生活部分包括车间办公室、更衣室、休息室、浴室等。

§10.2 车间布置说明 §10.2.1 建筑

（1）发酵车间采用三层厂房，含连消及配料系统，空压站另作一层。选用设计型厂房设计，为节省占地，自然采光及通风良好，利于设备排列，又便于安排进出口和交通，这样施工快，造价低。特别是中间凹区可做观察台等

（2）考虑厂房的面积和增加厂房内部面积及美观，选择结构建筑。 （3）厂房横向长度48.3m，纵向跨度35m。

（4）根据设备的高度，安装以及操作要求，共建三层厂房，一层高3.5m，二层高6.5m，三层高7m,总高17米。

（5）对于某些设备如喷淋冷却设备，设置在户外可以节省建筑面积，减少施工量。

（6）车间不宜采用露天布置，因此设备经常需要控制操作。为方便操作，全部种子罐，发酵罐，附属补料罐，消泡剂罐布置于同一层上，并设置仪表控制室以集中离线监测记录控制。

§10.2.2 生产工艺

（1）为了保证工艺生产要求，在设计中尽量保证布置得流水性，将储槽及重型设备安排在底层。发酵罐操作面布置在三楼,穿过二楼至一楼设置底座裙座；中罐、补全料罐、补稀料罐操作面在三楼，穿过三楼楼板，底座在二楼楼板为裙座；小罐在三楼用耳式支架固定；氨水储罐、消沫油罐、氢氧化钠储罐安装在三楼。为了便于操作，第三层楼面为统一操作面，并在三楼安排控制室，分析室。二楼安排种子组，分析室，仪器室；一楼安排配电间、仓库、机修间，办公室及更衣室卫生间。 （2）发酵罐中心间距6.6m，已留有管道布置及情况检修操作余地，设备与墙距大于1m。 （3）设备基本呈对称分布。

§10.2.3 设备安装检修

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由于发酵对环境要求控制较高，需要经常对设备进行维修与更换，因此布置时必须考虑到设备的安装、维修、拆卸的方便可行性。

一般厂房大门要比设备宽0.2m，而对发酵罐大设备，可采用拆框架结构的外墙予以更新。多层厂房内，每层楼面上设一个吊装门，层顶设计吊装支架。发酵罐上方顶栅上，设吊装工字钢架，用于电动机及蛇管的拆装。

各种子罐、发酵罐都设有人孔或手孔以便检修，设视镜以便监测。各设备间要留有空位，离墙、地面均保持一定间距，以便于检修。

车间应设有电梯。 §10.2.4 安全技术 1、创造良好的采光条件，设备布置尽量做到人员背光操作，高大设备避免靠窗布置，以免影响采光。 2、对于发酵工段大量产热的车间，可采取机械通风措施，设计时也充分考虑空间大小。 3、对于易被腐蚀的设备，加强设备的防护。

4、仪表控制室四周装有玻璃隔窗，以减少工人在车间高噪音下工作。 5、为利于采光和通风，车间布局上发酵罐位于北侧，中小罐位于南侧。

6、防爆车间应加强通风换气，保证易燃易爆物质在空气中的浓度不大于爆炸极限浓度。 7、整个厂房应加强防雷措施。

§10.3 设备安装要求 §10.3.1 情况介绍

施工时，先由设计说明书造基，后将大罐安装入室后再造楼层；外墙预留开口，待中罐进入后再砌封；小罐等安装到位之后才依次安装。框架结构完工后再建底楼楼墙面。

车面内设有工字钢架，吊装口，异轨，电梯以方便安装与检修。

§10.3.2 安装方案

超大件现场组装设备说明：在本设计工段中大罐（发酵罐）须现场组装，首先在厂房两侧墙未砌时，将大罐吊装完毕后封墙，通过人孔用典葫芦吊装内排管，最后安装搅拌与电机。中罐也必须现场吊装，步骤基本与大罐相同，小罐先将罐体吊入装好后，再装上搅拌装置与电机。在打框架结构时，底楼墙最后建，以便于设备的管道安装。

§10.4 设备平面布置图

(见车间设备平面布置图图号：1005P4-1 1005P4-2 1005P4-3)

§11 生产制度和车间定员 §11.1 生产制度

发酵生产的不间断性使工厂必须24小时工作，由于一个工人每天工作8hr，一周休息2天，因而采用四班三倒制，以8天为一个周期，每天每班1hr吃饭休息。

发酵车间工人分为4组，两天轮换一个班次，具体如下：

早班 7：30-15：30 中班 15：30-23：30 晚班 23：30-次日7：30

§11.2 岗位操作时间表和班组安排 班次 1 早 中 A B 2 A B 3 B C 4 B C 5 C D 6 C D 7 D A 8 D A 生工071 072班 第5组

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晚 休息 C D C D D A D A A B A B B C B C 注：小罐每天9:00接种，中罐每天15:30接种，大罐每天5:30接种，大罐每天10:30放罐

§11.3 车间定员表

表11-2车间定员表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 小计 总计

附：总计（人数）=小计（人数）³4个班组

§12 设备

§12.1 车间设备概况

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岗位或职号 种子组 种子罐组 发酵罐组 化验组 修配组 消毒员 技术员 副总工程师 总工程师 每班人数 组长 1 1 1 1 1 2 2 1 1 26 104 组员 3 3 3 3 3 年产30吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计

§12.1.1 种子制备设备

菌种组的日常工作是制备种子液供种子罐使用，另负责菌种保藏的防菌种退化，超时还承担生产菌种的分离纯化和筛选工作。

根据种子组的职能，设置了无菌室，摇瓶间以及菌种储藏室，在无菌室中主要设备是超净工作台，其空气净化达到100级要求，完全能满足无菌要求，环境要求10000级。

在摇瓶间的主要设备是摇瓶机，一般情况下选择单轴旋转式摇瓶机，也可选择变速摇瓶机或往复式摇瓶机。

§12.1.2 种子罐

种子罐的功能是将摇瓶种子扩大培养成一定量的种子液供发酵罐培养发酵。由工艺要求，采用二级种子罐，接种量均为15%，接种方式有火焰接种及压力差接种两种方法。采用火焰接种时，要求周围空气较洁净，操作严格按照无菌操作要求，并置屏风保护。

一级种子罐采用实罐灭菌，电机机械搅拌，具体计算过程及结果见§9 设备计算及选型。 §12.1.3 发酵罐

发酵罐是将种子液移入培养液中进行发酵的一种生化反应器，容积大于种子罐，结构与种子罐相似。大罐封头直接焊在筒体上，装有搅拌轴的中间轴承，搅拌轴采用“上伸轴”的安装形式，次用端面轴封。设备内表面焊缝要磨平，以防染菌，并便于清洁，焊缝不得有死角。

§12.2 车间设备材料的选择原则

各发酵罐，种子罐，补料罐均为不锈钢材质，考虑到发酵环境对整个过程的要求，同时考虑经济条件，发酵罐设备的材质选择，优先考虑的是满足工艺要求，其次是经济性、产品质量和产量、安全性。不锈钢的加工性能好，且耐腐蚀，为首选材料。

根据输送介质的温度、压力及腐蚀情况选择管道，材料仍以不锈钢管为主，管道等级见表5-1 管道等级及材料选用表。

由工作压力、介质温度、介质性质和操作要求选择阀门与管体如下：蒸汽管道用柱塞阀，进罐空气管道用单向阀，水、气等支管用截至阀，通气总管用蝶阀，分配站及进罐料液管使用隔膜阀。弯头、三通等管件无特殊要求。

§12.3 关键设备

发酵罐和种子罐的设计思想：主要依据物料衡算、质量衡算及设备衡算，基本选用通用式发酵设备的定型产品，购买使用也可保证质量。立足于设备节能，选用了不同形式搅拌器用于大罐、中罐、种子罐，考虑冷却要求，设计大罐采用内蛇管和外盘管组合使用。计算过程详见§7物料衡算、§8 能量衡算、§9 设备计算及选型。

§13 公用工程

§13.1 车间用水汇总表 序号 1 技术条件 水的类别 自来水 用水部门 发酵系统 水压 (Mpa) 0.3 0.3 0.3 水温 (℃) 常温 20-23 9～14 (m/hr) 29.25 1008 571.02 3用量 小时最大 小时平均 (m/hr) 6.069 956.9 571.02 3使用时间日用量 (m/d) 145.65 22965.61 13704.48 3(hr/d) 1-3 24 24 2 循环冷却水 发酵系统 3 循环低温水 发酵系统 备注：车间用水为设备用水的1.1倍

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§13.2 车间用蒸汽汽汇总表

序号 用汽部门 用汽压力 (Mpa) 用量 小时最大 小时平均 (kg/hr) 2023.1 (kg/hr) 171.20 日用量 (kg/d) 4108.75 使用时间(hr) 备注 1 发酵系统 0.3 1-1.5 配套系统用气为设备用气量的1.3倍

§13.3 车间用气汇总表

用气压力 序号 用气部门 (Mpa) (m/hr) 3用量 小时最大 小时平均 (m/hr) 3日用量 (m/d) 3使用时间(hr) 备注 1 发酵系统 0.3 29090 29090 698208 24 配套系统用气为设备用气量的1.05倍

§13.4 车间用电汇总表

序号 1 用电部门 容量(kw) 发酵系统 1460 备注 车间照明及其他用电165kw车间照明及其他用电以设备用量的1.1倍计

§14 仪表及控制

§14.1 生产过程特点概述

3

一级种子：火焰接种，36℃，0.03Mpa，通气2m/min，培养24-30hr 二级种子：压差接种，36℃，0.04Mpa，通气1.5VVM，培养25hr 发酵：压差接种，36℃，0.04Mpa，通气0.75VVM，培养136hr

§14.2 工艺参数控制要求

发酵系统：各罐通气量，罐温，溶氧，搅拌转速现场集中显示/控制，上位机设置在控制室。要

求如下： ⑦ 灌压现场指示； ⑧ 液位报警指示，手动加消泡剂； ⑨ 罐温控制：5 m3 罐及以下采用自动控制，5 m3 罐以上采用加热、冷却手动切换，

冷却自动控制，加热手动控制； ⑩ 空气流量：种子罐用转子流量计检测，发酵罐用涡轮流量计检测记录； ⑪ 溶氧：监测记录，通过手动调节搅拌转速、调节空气流量调节溶氧； ⑫ 自动补料：补料采用气动隔膜阀计算机控制； ⑬ 转速显示及变频调速。

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连消系统：温度、物料流量连锁控制； 空气系统：温度自动控制。

各罐通气量，罐温，溶氧，搅拌转速显示控制都集中到控制室，罐压，小罐夹套压力及一个罐温在罐上现场指示，各罐均装有自动液位报警指示，以防泡沫过多逃液。

发酵罐的罐温和空气流量采用自动仪表检测，通过调节冷却水的流量控制调节罐温，冷却水的流量控制是由冷却水出口带旁路阀的气动调节阀实现的。各罐的空气流量用孔板流量计检测，溶氧水平控制是通过调节搅拌转速实现的。

各罐为了维持发酵过程罐温一定，再配备冷却水降温同时也设置了蒸汽保温进气管，可直接用蒸汽升温，如小罐实罐消毒时，培养基升温初期也可考虑采用间壁式蒸汽加热，中罐大罐则可考虑冬季用温水保温，采用冷水蒸汽混合器产生温水，温水温度由热电偶测量，温水流量由气动薄膜阀控制。

§14.3 仪表及自控方案

小罐：罐压现场指示，罐温现场指示，罐温记录控制，溶氧记录至控制室显示，pH在线记录与控制，

搅拌转速记录在控制室显示控制，液位自动报警，夹套压力现场指示。

中罐：罐压现场指示，罐温现场指示，罐温自动记录，溶氧记录至控制室显示，pH在线记录与控制，

搅拌转速记录在控制室显示控制，液位自动报警。

大罐：罐压现场指示，罐温现场指示，罐温自动记录，溶氧记录至控制室显示pH在线记录与控制，

搅拌转速记录在控制室显示控制，液位自动报警。

§15 电气

§15.1 车间用电情况 车间用电包括多种情况：

1、设备用电：由热电厂供应，变电压380V。 2、照明用电：由热电厂供应，变电压220V。 3、灯镜用电：由热电厂供应，变电压36V。 4、消防水泵用电：线路独立于其他用电线路。 5、事故照明用电：线路独立于其他用电线路。 6、自动报警，事故疏散标志用电，生活用电等。

§15.2 车间用电要求

本车间的蒸汽、用电、热水全部由热电厂供应，发酵工厂用电属于二级负荷用电，在突然停电时，将产生大量废品，大量原材料报废，大幅减产，厂遭受巨大损失，因此在配电时应由不同变电器或两段母线供电，尽可能有两个回路。

由于工厂附近有两厂供电。可用6-10kv电缆供电，到厂里后，降至380v后供全厂使用。

§16 给排水

§16.1 生产用水情况概述

发酵工厂是一个用水大户。车间的生产用水主要有三部分组成：配培养基，发酵冷却，罐清洗（包括车间清洗等）。用水情况汇总可参见车间用水汇总表，其中冷却水用量最大。 §16.2 生产用水要求

发酵工厂生产过程中的水可分为工艺用水与冷却用水。工艺用水一般指配料水和用于制备软水、无盐水等一次水，其质量标准道或接近城市自来水标准。罐冷却、蒸发浓缩的操作、溶酶蒸馏回收、

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空压机冷却均需要大量冷却水，所用冷却水须循环使用，对冷却水的要求比工艺用水低。其中应不含泥沙等悬浮物，浊度不大于100度，且不含有对管道及设备有腐蚀性的物质，冷却水的温度根据工艺要求选取。

§16.3 排水系统的划分

给水系统可分为两种，一种是排放水指标达到排放要求可直接排放的水，另一种是含有杂质及毒性物质较多达不到直接排放要求的水，须经过废水回收站处理后方可排放。

§17 暖通

§17.1 生产特点及工作环境的说明

由于原料物有异味，氨水具有挥发性并有一定毒性，整个车间要求能够较好的通风排气，除车间要设多个窗之外，还要配备排风机强制对流换气。

种子组的摇床间、无菌室、菌种保藏室须恒温，另外办公室、休息室、控制室通过管道换气保湿。

§17.2 车间暖通要求 1、通风

(1)、车间内含尘量应接近户外

(2)、冬季室内温度15℃，夏季30℃左右 (3)、建议采用机械通风 2、采暖

(1)、摇床间应保持恒定温度，需自动调节

(2)、控制室、无菌室基本维持温度25℃左右，湿度60-70% 3、空调

(1)、控制室、无菌室基本维持温度25℃左右 (2)、保持摇床间温度一定，需自动调节

§18 消防

§18.1 发酵车间生产特性概述

医药生产过程中经常使用多种化学危险品，如浓硫酸，浓盐酸，浓氨水等，往往容易烧伤人体，严重时可导致人员伤亡，故对该类设备都要定期检修，还有某些化学合成的原料中间体和副产品都易燃而且有些化学反应本身就具有燃烧、爆炸的危险。医药生产的火灾危险性大，有些药品价格昂贵，万一发生火灾，损失很大。

发酵车间中有可能与空气形成爆炸混合物的悬浮状可燃物粉尘和可燃纤维有淀粉、葡萄糖粉等，可能引起火灾危险的可燃物质有木、布、纸等，可燃液体有油等。

气体或蒸汽爆炸危险场所指在生产、加工、处理、转运或贮存过程中出现或可能出现的爆炸性气体混合物场所。

§18.2 发酵车间消防要求

发酵过程中一般而言火灾危险性不大，但须注意两点：

1、总过滤器内以纤维类物质作为其过滤介质，这种过滤器极易燃烧，且介质在铁制容器中燃烧时会放出CO，随空气进入发酵罐，工人下罐时即有中毒危险。所以在总过滤器动火前必须把介质全部取出，以免其受火燃烧，在使用电焊修理时，应将过滤器与管道拆开，防止电流传导到过滤器内产生火花，使介质燃烧。

2、发酵罐培养基中的可燃性物品要远离火源；另外，在工厂各个易发生火灾的区域安装上火灾探测

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器，用以检测被保护区域有无火灾发生以便及时补救与控制。

§19 原材料及成品贮运 §19.1 原材料及成品贮运方式

发酵工厂位于上海地区，东临东海，运输条件非常便利，无论陆运、海运或空运都可采用。另外，上海地区位于长江中下游平原，土地肥沃，一些发酵所需的原料和农产品可自给自足，方便快捷。

厂内运输有自备车队专人运送。 §19.2 原材料贮存量

考虑到气候、交通、原料供应等问题，仓库中须储存一月所需的各种原材料，以满足生产的顺利进行。

§19.3 原材料贮存表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 名称 黄豆饼粉 葡萄糖 淀粉 氯化钠 氯化钴 硝酸钠 酵母粉 碳酸钙 蛋白胨 硫酸亚铁 磷酸二氢钾 淀粉酶 消沫油 氨水 氢氧化钠 单位 kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg 日贮存量(kg) 年贮存量(kg) 包装形式 袋装 袋装 袋装 袋装 袋装 袋装 袋装 袋装 袋装 桶装 袋装 袋装 袋装 桶装 袋装 贮存量以计算得的消耗量计 仓库应存有供1个月生产所需的原材料，并能保证原材料进货及时 备注 2125 108 3409 83 0．45 22 20 297 796 701291 35587.2 1124881 27332 149 7117 6470 1.79 0.074 2 490 459 115 8890 262630 591 25 657 161515 15147 37884 §20 车间维修

设备维护和检查工作一般分为日常检查和定期检查，主要是通过各种仪表，仪表显示检测设备进行状况和工艺条件的变化。正确的停开车等。检查工作对于及时发现设备隐患，保证正常运行，准确地掌握设备运行磨损情况是十分 必要的，对不正常的情况，要及时调整和处理，具体工作内容是清洁、润滑、紧固、调整、防腐等。

1、实行“包机包修”制，发动操作人员与检修人员共同维护检修。 2、做好装备润滑工作，坚持“五定”（定质、定量、定时、定点、定期）时，润滑部位清洗换油和“三级过滤”（向固定油桶装油经过过滤，由油桶向油壶装油，经过过滤，由油壶加入到油罐经过过滤）。

3、生产操作人员发现不正常情况，应立即检查原因及时反映，发现特殊的声音、振动、漏气、火花等紧急情况，应马上停车并上报或喝有关岗位联系，不弄清情况，不得开车。

4、厂房、建筑物、构筑物、设备基础及外管道和支架应有专人经常性维护，定期检查测定并采取防潮、防汛、防冻、防腐蚀等措施、设备、管道、仪表和安装装置要齐全好用，按规定定期检验和调

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整。

5、设备多的计划检修，基本方法是先检查后修理，根据事先定好的计划隔一段时间对设备进行计划检查。通过技术检查决定该设备该不该修理和采用某一种修理，事先无须定修理周期和修理周期结构。

§21 环境保护

§21.1 生产过程中三废排放情况

发酵工厂同其他工厂一样，排放废水、废气、废渣。尤其是废水，对环境污染最严重，在抗生

3

物生产中，生产每吨产品排放高浓度发酵液（COD约15000-30000mg/ml）10-80m。这些废水如果不经过处理，直接排入江河水域，会使水质严重污染，甚至发黑发臭。 §21.2 处理方案

本厂设计拟在厂内特设一污水处理厂，对污水泄露严加检测，对处理后的水必须符合污水综合排放标准。本设计采用生物处理法中的活性污泥处理法。利用自然微生物和生物群落处理。工艺流程中布置有集水井、调节池、曝气池、沉淀池、过滤装置等。

查得工业废水污染物的最高允许排放浓度（发酵组）BOD5：一级200，二级300；COD：一级350，二级450；悬浮物：一级200，二级300。

§22 工业卫生及安全防护 §22.1 生产特点

发酵车间产生的有毒物质较少，碱用量也较少，蒸汽用量较大，电动机工作搅拌时噪音较大。 生产过程中使用和产生的有毒与有害物质主要有：化学药品仓库的原料NaOH，溶配站的氨水，发酵区产生的废气，物料粉碎搅拌区的粉尘等。此外电机搅拌的噪音源普遍存在。 §22.2 工业卫生及安全防护要求

在生产作业场所，贯彻“安全第一，预防为主”的方针，确保生产建设性项目投产后符合职业安全卫生要求，保障劳动者在劳动过程中的安全和健康。建设项目必须符合国家职业安全与卫生方面有关法规和标准，建设项目中职业安全卫生技术措施和实施，应与主体工程同时设计同时施工，同时投产使用。

在发酵车间主要注意两点：

1、必须采取有效措施，确保车间厂房的空气中有害物质浓度低于最高允许浓度，如强制机械通风措施等；

2、选用低噪音的设备，并在设备以及值班室设置隔音装置，以减少噪音对工人健康的危害。

§23 节能 §23.1 能耗分析

1、单位产品能耗，主要工艺消耗指标和国内国际对比分析； 2、主要指标应以国内、国际先进水平作为比较依据。 §23.2 节能措施

1、主要工艺流程采用新技术，先进工艺；夏季选用循环水作为冷却介质以节能。

2、一律不选用用公布淘汰的机电产品以及国家产业政策限制内的产业序列和大规模容量。 3、采用组合式搅拌器，提高搅拌效率，节省搅拌功率。

4、生活照明取日光灯，操作台面上可置节能灯，过道可用感应灯以避免不必要的浪费。 §24 概算

总投资=基本建设投资+流动资金+建设期贷款利息

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其中：流动资金占全年成本的30%，建设期贷款利息之作为考虑项目投资效益的一个指标，不列入设计概算及投资规模中。基本建设投资概算如下： 1、 设备费=设备购置费+设备运输费 2、 设备运输费=设备原价³（6%-6.5%）

3、 设备安装工程费=安装设备总重(t)³概算指标（或设备安装工程费=安装设备费³（3%-5%）） 4、 管道总费=管道材料费+管道安装费

5、 土建工程费=每平方米土建单价³建筑面积

附：设备概算表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 29 20 21 22 23 24 25 28 36 总计 位号 R101A-D R102A-D R103A-H M101A-D M102A-D M103A-D M104A-D M105A-D M106A-D M107A-D M108A-D M109A-G M110A-G M111A-G M112A-D M113A-D M119A-D M120A-B M121A-B M122A-B M123A-B M124A-B M125A-B V104A-B V103A-G V101A-B V102A-B 设备名称 一级种子罐 二级种子罐 发酵罐 预过滤器 蒸汽过滤器 精过滤器 汽水过滤器 预过滤器 蒸汽过滤器 精过滤器 汽水过滤器 预过滤器 蒸汽过滤器 精过滤器 精过滤器 蒸汽过滤器 预过滤器 精过滤器 蒸汽过滤器 预过滤器 氨水过滤器 蒸汽过滤器 精过滤器 氨水罐 氨水计量罐 补沫油罐 氢氧化钠罐 型号 通用式 通用式 通用式 GS-B2-05 GS-Z-05 GB-NB-05 GS-B2-2 GS-Z-05 GB-NB-2 GS-B2-10 GS-Z-05 GB-NB-10 GB-NB-30 GS-Z-05 GS-B2-10 GB-NB-2 GS-Z-05 GS-B2-05 GS-Z-05 GB-NB-05 规格 3m3 1000*2400mm 15m3 2000*4500mm 77m3 3500*7500mm 0.5 m3/min 0.5-3 m3/min 0.5 m3/min 2 m3/min 0.5-3 m3/min 2 m3/min 10 m3/min 0.5-3 m3/min 10 m3/min 30 m3/min 0.5 m3/min 10 m3/min 2 m3/min 0.5 m3/min 0.5 m3/min 0.5 m3/min 0.5 m3/min 0.5 m3/min 0.8m3 800*1600mm 100L 400*600mm 400L 600*1200mm 200L 500*1000mm 材料 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 单台 总重 350 10000 25000 3 27.5 8.75 3 12 27.5 35 3 60 27.5 175 525 27.5 60 25 27.5 3 150 27.5 8.75 800 50 300 80 数量 4 4 7 4 4 4 4 4 4 4 4 7 7 7 7 2 2 2 2 2 2 2 2 2 7 2 2 单价 万元 10 60 90 0.15 0.15 0.15 0.12 0.25 0.15 0.25 0.12 0.5 0.15 0.78 2.5 0.15 0.45 0.4 0.15 0.15 0.4 0.15 0.2 1 0.5 0.5 0.2 总价 万元 40 120 630 0.6 0.6 0.6 0.48 1 0.6 1 0.48 3.5 1.05 5.46 17.5 0.6 0.9 0.8 0.6 0.3 0.8 0.6 0.4 2 3.5 1 0.4 834.76 §25 图纸目录

图纸目录图号： 1005P0-1 设计说明书图号： 1005P1-1

生工071 072班 第5组

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年产30吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计

设备一览表图号： 1005P2-1 1005P2-2

工艺流程图图号： 1005P3-1 1005P3-2 1005P3-3 车间设备平面布置图图号：1005P4-1 1005P4-2 1005P4-3 设计图例说明图号： 1005P5-1

§26 参考文献

[1] 沈自法，唐孝宣．发酵工厂工艺设计. 华东理工大学出版社，2004 [2] 吴思方. 发酵工厂工艺设计概论. 中国轻工业出版社，1995

[3] 国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册. 化学工业出版社，1994 [4] 陈均名 抗生素工业分析。中国医药可及出版社，1991

[5] 陈国豪. 生物工程设备. 华东理工大学生物工程学院，2006 [6] 陈敏恒，丛德滋. 化工原理（第二版）. 化学工业出版社，2002 [7] 潘洪良，郝俊文. 过程设备机械设计. 华东理工大学出版社，2006 [8] 华东理工大学，南昌大学等 过程设备机械基础，化学工业出版社，2001 [9] 医药设计技术规定 国家医药管理局上海医药设计院，1994

生工071 072班 第5组

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